ПОД (пособие) (1184372), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Таким образом 1MIPS равен 1757Dhrystone в секунду.Следует отметить, что в настоящее время тест Dhrystone практически не применяется.Малый объем позволяет разместить все команды теста в кэш-памяти первого уровнясовременного микропроцессора и он не позволяет даже оценить эффект наличия кэшпамяти второго уровня, хотя может хорошо отражать эффект увеличения тактовой частоты.Третье определение MIPS связано с IBM RS/6000 MIPS. Дело в том, что рядпроизводителей и пользователей (последователей фирмы IBM) предпочитают сравниватьпроизводительность своих компьютеров с производительностью современных компьютеровIBM, а не со старой машиной компании DEC.
Соотношение между VAX MIPS и RS/6000MIPS никогда широко не публиковались, но 1 RS/6000 MIPS примерно равен 1.6 VAX11/780 MIPS.MFLOPSИзмерение производительности компьютеров при решении научно-технических задач, вкоторых существенно используется арифметика с плавающей точкой, всегда вызывалоособый интерес. Именно для таких вычислений впервые встал вопрос об измерениипроизводительности, а по достигнутым показателям часто делались выводы об общемуровнеразработоккомпьютеров.Обычнодлянаучно-техническихзадачпроизводительность процессора оценивается в MFLOPS (миллионах чисел-результатоввычислений с плавающей точкой в секунду, или миллионах элементарных арифметическихопераций над числами с плавающей точкой, выполненных в секунду).Как единица измерения, MFLOPS, предназначена для оценки производительности толькоопераций с плавающей точкой, и поэтому не применима вне этой ограниченной области.Например, программы компиляторов имеют рейтинг MFLOPS близкий к нулю внезависимости от того, насколько быстра машина, поскольку компиляторы редко используютарифметику с плавающей точкой.Ясно, что рейтинг MFLOPS зависит от машины и от программы.
Этот термин менеебезобидный, чем MIPS. Он базируется на количестве выполняемых операций, а не наколичестве выполняемых команд. По мнению многих программистов, одна и та жепрограмма, работающая на различных компьютерах, будет выполнять различноеколичество команд, но одно и то же количество операций с плавающей точкой. Именнопоэтому рейтинг MFLOPS предназначался для справедливого сравнения различных машинмежду собой.Однако и с MFLOPS не все обстоит так безоблачно. Прежде всего, это связано с тем, чтонаборы операций с плавающей точкой не совместимы на различных компьютерах.Например, в суперкомпьютерах фирмы Cray Research отсутствует команда деления(имеется, правда, операция вычисления обратной величины числа с плавающей точкой, аоперация деления может быть реализована с помощью умножения делимого на обратнуювеличину делителя).
В то же время многие современные микропроцессоры имеют командыделения, вычисления квадратного корня, синуса и косинуса.105Другая, осознаваемая всеми, проблема заключается в том, что рейтинг MFLOPS меняетсяне только на смеси целочисленных операций и операций с плавающей точкой, но и на смесибыстрых и медленных операций с плавающей точкой. Например, программа со 100%операций сложения будет иметь более высокий рейтинг, чем программа со 100% операцийделения.Решение обеих проблем заключается в том, чтобы взять "каноническое" или"нормализованное" число операций с плавающей точкой из исходного текста программы изатем поделить его на время выполнения. На рисунке 2.1 показано, каким образом авторытестового пакета "Ливерморские циклы", о котором речь пойдет ниже, вычисляют дляпрограммы количество нормализованных операций с плавающей точкой в соответствии соперациями, действительно находящимися в ее исходном тексте.
Таким образом, рейтингреальных MFLOPS отличается от рейтинга нормализованных MFLOPS, который частоприводится в литературе по суперкомпьютерам. Реальные операции с ПТНормализованные операции с ПТСложение, вычитание, сравнение, умножение 1Деление, квадратный корень4Экспонента, синус, ...8Рис. 3.1. Соотношение между реальными и нормализованными операциями с плавающейточкой, которым пользуются авторы "ливерморских циклов" для вычисления рейтингаMFLOPSНаиболее часто MFLOPS, как единица измерения производительности, используется припроведении контрольных испытаний на тестовых пакетах "Ливерморские циклы" иLINPACK.Ливерморские циклы - это набор фрагментов фортран-программ, каждый из которых взятиз реальных программных систем, эксплуатируемых в Ливерморской национальнойлаборатории им.Лоуренса (США).
Обычно при проведении испытаний используется либомалый набор из 14 циклов, либо большой набор из 24 циклов.Пакет Ливерморских циклов используется для оценки производительности вычислительныхмашин с середины 60-х годов. Ливерморские циклы считаются типичными фрагментамипрограмм численных задач.
Появление новых типов машин, в том числе векторных ипараллельных, не уменьшило важности Ливерморских циклов, однако изменились значенияпроизводительности и величины разброса между разными циклами.На векторной машине производительность зависит не только от элементной базы, но и отхарактера самого алгоритма, т.е. коэффициента векторизуемости.
Среди Ливерморскихциклов коэффициент векторизуемости колеблется от 0 до 100%, что еще раз подтверждаетих ценность для оценки производительности векторных архитектур. Кроме характераалгоритма, на коэффициент векторизуемости влияет и качество векторизатора, встроенногов компилятор.На параллельной машине производительность существенно зависит от соответствия междуструктурой аппаратных связей вычислительных элементов и структурой вычислений валгоритме. Важно, чтобы тестовый пакет представлял алгоритмы различных структур. ВЛиверморских циклах встречаются последовательные, сеточные, конвейерные, волновыевычислительные алгоритмы, что подтверждает их пригодность и для параллельных машин.Однако обобщение результатов измерения производительности, полученных для однойпараллельной машины, на другие параллельные машины или хотя бы некоторый подкласс106параллельных машин, может дать неверный результат, ибо структуры аппаратных связей втаких машинах гораздо более разнообразны, чем, скажем, в векторных машинах.LINPACK - это пакет фортран-программ для решения систем линейных алгебраическихуравнений.
Целью создания LINPACK отнюдь не было измерение производительности.Алгоритмы линейной алгебры весьма широко используются в самых разных задачах, ипоэтому измерение производительности на LINPACK представляют интерес для многихпользователей. Сведения о производительности различных машин на пакете LINPACKпубликуются сотрудником Аргоннской национальной лаборатории (США) Дж. Донгарройи периодически обновляются.В основе алгоритмов действующего варианта LINPACK лежит метод декомпозиции.Исходная матрица размером 100х100 элементов (в последнем варианте размером1000х1000) сначала представляется в виде произведения двух матриц стандартнойструктуры, над которыми затем выполняется собственно алгоритм нахождения решения.Подпрограммы, входящие в LINPACK, структурированы.
В стандартном вариантеLINPACK выделен внутренний уровень базовых подпрограмм, каждая из которыхвыполняет элементарную операцию над векторами. Набор базовых подпрограммназывается BLAS (Basic Linear Algebra Subprograms). Например, в BLAS входят двепростые подпрограммы SAXPY (умножение вектора на скаляр и сложение векторов) иSDOT (скалярное произведение векторов). Все операции выполняются над числами сплавающей точкой, представленными с двойной точностью. Результат измеряется вMFLOPS.Использование результатов работы тестового пакета LINPACK с двойной точностью какосновы для демонстрации рейтинга MFLOPS стало общепринятой практикой вкомпьютерной промышленности.
При этом следует помнить, что при использованииисходной матрицы размером 100х100, она полностью может размещаться в кэш-памятиемкостью, например, 1 Мбайт. Если при проведении испытаний используется матрицаразмером 1000х1000, то емкости такого кэша уже недостаточно и некоторые обращения кпамяти будут ускоряться благодаря наличию такого кэша, другие же будут приводить кпромахам и потребуют большего времени на обработку обращений к памяти. Длямногопроцессорных систем также имеются параллельные версии LINPACK и такиесистемы часто показывают линейное увеличение производительности с ростом числапроцессоров.Однако, как и любая другая единица измерения, рейтинг MFLOPS для отдельнойпрограммы не может быть обобщен на все случаи жизни, чтобы представлятьединственную единицу измерения производительности компьютера, хотя оченьсоблазнительно характеризовать машину единственным рейтингом MIPS или MFLOPS безуказания программы.Тесты SPECВажность создания пакетов тестов, базирующихся на реальных прикладных программахширокогокругапользователейиобеспечивающихэффективнуюоценкупроизводительностипроцессоров,была осознанабольшинствомкрупнейшихпроизводителей компьютерного оборудования, которые в 1988 году учредилибесприбыльную корпорацию SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation).
Основнойцелью этой организации является разработка и поддержка стандартизованного набораспециально подобранных тестовых программ для оценки производительности новейших107поколений высокопроизводительных компьютеров. Членом SPEC может стать любаяорганизация, уплатившая вступительный взнос.Главными видами деятельности SPEC являются:Разработка и публикация наборов тестов, предназначенных для измеренияпроизводительности компьютеров. Перед публикацией объектные коды этих набороввместе с исходными текстами и инструментальными средствами интенсивно проверяютсяна предмет возможности импортирования на разные платформы.
Они доступны дляширокого круга пользователей за плату, покрывающую расходы на разработку иадминистративные издержки. Специальное лицензионное соглашение регулирует вопросывыполнения тестирования и публикации результатов в соответствии с документацией накаждый тестовый набор.SPEC публикует ежеквартальный отчет о новостях SPEC и результатах тестирования: "TheSPEC Newsletter", что обеспечивает централизованный источник информации длярезультатов тестирования на тестах SPEC.Основным результатом работы SPEC являются наборы тестов. Эти наборыразрабатываются SPEC с использованием кодов, поступающих из разных источников.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
